Question

11．如圖1所示為“探究滑塊加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置圖．滑塊置于一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板上，左端連接紙帶，紙帶穿過電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．滑塊的質(zhì)量為m₁，托盤（及砝碼）的質(zhì)量為m₂
（1）下列說法正確的是AD
A．為平衡滑塊與木板之間的摩擦力，應(yīng)將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，在不掛托盤（及砝碼）的情況下使滑塊恰好做勻速運(yùn)動(dòng)
B．每次改變滑塊質(zhì)量時(shí)，應(yīng)重新平衡摩擦力
C．本實(shí)驗(yàn)m₂應(yīng)遠(yuǎn)大于m₁
D．在用圖象探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時(shí)，應(yīng)作a-$\frac{1}{m_1}$圖象
（2）實(shí)驗(yàn)中，得到一條打點(diǎn)的紙帶，如圖2所示，已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T，且間距x₁、x₂、x₃、x₄已量出，則計(jì)算滑塊加速度的表達(dá)式為a=$\frac{{x}_{4}+{x}_{3}-{x}_{2}-{x}_{1}}{4{T}^{2}}$；
（3）某同學(xué)在平衡摩擦力后，保持滑塊質(zhì)量不變的情況下，通過多次改變砝碼重力，作出滑塊加速度a與砝碼重力F（未包括托盤）的圖象如圖3所示，若牛頓第二定律成立，重力加速度g=10m/s²，則滑塊的質(zhì)量為2.8kg，托盤的質(zhì)量為0.056kg．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

（4）如果砝碼的重力越來越大，滑塊的加速度不能無限制地增加，會(huì)趨近于某一極限值，此極限值為
g．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和具體實(shí)驗(yàn)步驟可判定各個(gè)選項(xiàng)；
（2）根據(jù)給定的紙帶數(shù)據(jù)分布，由逐差法可以得到小車的加速度；
（3）由F-a圖的斜率等于小車質(zhì)量，可得到小車質(zhì)量，F(xiàn)=0時(shí)，產(chǎn)生的加速度是由于托盤作用產(chǎn)生的，可得托盤質(zhì)量；
（4）車在托盤和砝碼帶動(dòng)下最大的加速度不會(huì)超過托盤和砝碼下落的加速度，而此下落加速度的極值就是重力加速度．

解答 解：（1）A、為平衡滑塊與木板之間的摩擦力，應(yīng)將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，在不掛托盤（及砝碼）的情況下使滑塊恰好做勻速運(yùn)動(dòng)，故A正確；
B、平衡摩擦力只需要做一次，故B錯(cuò)誤；
C、只有滿足m₂應(yīng)遠(yuǎn)小于m₁的條件，才能認(rèn)為托盤和砝碼的重力等于小車的拉力，故C錯(cuò)誤；
D、用圖象探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時(shí)，應(yīng)作a-$\frac{1}{m_1}$圖象，故D正確．
故選：AD
（2）由逐差法得：a=$\frac{{x}_{4}+{x}_{3}-{x}_{2}-{x}_{1}}{4{T}^{2}}$
（3）對(duì)a-F圖來說，圖象的斜率表示物體質(zhì)量的倒數(shù)，故滑塊質(zhì)量為：${m}_{1}=\frac{5.0}{2.0-0.2}=2.8kg$，
F=0時(shí)，產(chǎn)生的加速度是由于托盤作用產(chǎn)生的，故有：mg=m₁a₀，
解得：m=$\frac{2.8×0.2}{10}=0.056kg$（對(duì)圖中的數(shù)據(jù)讀取不一樣，可有一定范圍）
（4）小車的加速度最大等于自由落體的加速度，故極限值為g
故答案為：（1）AD；（2）$\frac{{x}_{4}+{x}_{3}-{x}_{2}-{x}_{1}}{4{T}^{2}}$；（3）2.8； 0.056；（4）g

點(diǎn)評(píng) 本題考察的比較綜合，要注意明確測(cè)量加速度的實(shí)驗(yàn)方法，要求學(xué)生對(duì)這一實(shí)驗(yàn)掌握的非常熟，理解的比較深刻才不會(huì)出錯(cuò)．